Nikotīnamīda adenīna dinukleotīds ir svarīgs koenzīms enerģijas metabolisma kontekstā.To iegūst no niacīna (B3 vitamīns, nikotīnskābes amīds). Ja ir B3 vitamīna deficīts, rodas pellagra simptomi.
Kas ir nikotinamīda adenīna dinukleotīds?
Nikotīnamīda adenīna dinukleotīds ir koenzīms, kas enerģijas metabolisma procesā nodod hidrīda jonu (H-). Tas atrodas katrā šūnā un it īpaši mitohondrijos. Nikotīnamīda adenīna dinukleotīds jeb NAD vienmēr ir NAD + / NADH līdzsvarā.
NAD + ir oksidētā un NADH reducētā forma. Oksidācijas reakcijās NAD + tiek samazināts līdz NADH, uzņemot protonu (H +) un divus elektronus (2e-). Formāli tā ir hidrīda jonu (H-) pārnešana. NADH ir ļoti augsts enerģijas līmenis un nodod savu enerģiju ADP, veidojot ATP. Kamēr NAD + galvenokārt atrodams citosolā, NADH galvenokārt ir mitohondrijos. NAD sastāv no diviem nukleotīdiem.
Viens nukleotīds satur slāpekļa bāzes adenīnu, bet otrs nukleotīda nikotīnskābes amīds ir glikozīdiski saistīts ar cukuru. Ribose darbojas kā cukurs. Abi nukleotīdi ir savienoti viens ar otru caur fosfātu grupām. Gredzena slāpeklis uz nikotīnskābes amīda atlikuma ir pozitīvi lādēts oksidētā formā. Aromātiskā gredzena dēļ šai formai (NAD +) ir zemāka enerģija nekā reducētajai formai (NADH).
Funkcija, efekts un uzdevumi
Nikotinamīda adenīna dinukleotīds veido redoksu pāri NAD + / NADH. Redoksa potenciāls ir atkarīgs no abu komponentu attiecības. Ja NAD + / NADH attiecība ir liela, oksidēšanas spēja ir augsta. Jo mazāka attiecība, jo lielāka kļūst reducējošā jauda.
Gan oksidācijas, gan reducēšanas reakcijām jānotiek vienlaikus bioloģiskajās sistēmās. Tomēr to nevar garantēt viens redox pāris. Tieši tāpēc individuālās reakcijas ar dažādiem redox kofaktoriem notiek atsevišķi. Oksidētā forma galvenokārt atrodama citosolā, savukārt reducētā forma dominē mitohondrijos. Šajā redox sistēmā atkal un atkal notiek starpposma enerģijas uzkrāšana. Kopā ar hidrīda jonu (protonu + 2 elektroniem), NAD + vienlaikus absorbē enerģiju arī starpposma uzglabāšanai. Enerģija rodas, sadaloties ar enerģiju bagātajiem substrātiem, piemēram, ogļhidrātiem vai taukskābēm, elpošanas ķēdē.
H- oksidācijas un izdalīšanās laikā enerģija tiek nodota ADP, veidojot ar enerģiju bagātu ATP. ATP ir vissvarīgākais enerģijas krātuve, kas, atbrīvojot savu enerģiju ar ADP regresiju, vai nu stimulē enerģiju patērējošas reakcijas (paša ķermeņa uzkrāšanos), vai arī mehānisku darbu (muskuļu darbs, iekšējo orgānu kustība) vai ķermeņa siltuma veidošanos. Pateicoties redoksa potenciālam, nikotinamīda adenīna dinukleotīds nodrošina daudz redoksreakciju, kas ļauj pareizi saražot enerģiju elpošanas ķēdē. Enerģija tiek atkārtoti īslaicīgi uzkrāta un mērķtiecīgi izdalīta, ja tāda nepieciešama.
Izglītība, sastopamība un īpašības
NAD + ir biosintezēts no nikotīnskābes vai nikotīnskābes amīda (niacīns, B3 vitamīns), kā arī no aminoskābes triptofāna. Abas vielas ķermenim jāabsorbē, jo vielmaiņas procesā tās neveidojas. Triptofāns ir neaizstājama aminoskābe, un niacīns ir vitamīns. Ja uzturā šo aktīvo sastāvdaļu trūkst, rodas deficīta simptomi. Dienas nepieciešamība pēc B3 vitamīna ir atkarīga no ķermeņa enerģijas patēriņa.
Jo vairāk enerģijas ir nepieciešams ķermenim, jo vairāk niacīna ir jāpiegādā. Mājputni, zivis, piena produkti, sēnes un olas jo īpaši satur daudz niacīna. B3 vitamīns ir atrodams arī kafijā, zemesriekstos un pākšaugos. Tomēr deficīta simptomi rodas reti, jo aminoskābe triptofāns var veidot arī NAD. Pietiekamā daudzumā triptofāns ir atrodams arī iepriekšminētajos pārtikas produktos. Nikotinātu D-ribonukleotīdu var sintezēt no abiem izejmateriāliem, kas ir NAD + sintēzes sākumpunkts.
Slimības un traucējumi
Tā kā nikotinamīda adenīna dinukleotīdam ir galvenā loma enerģijas metabolismā, tā deficīts izraisa nopietnus veselības traucējumus. Papildus funkcijai kā starpposma enerģijas krātuvei, tas kā 1. koenzīms piedalās vairāk nekā 100 dažādās fermentatīvās reakcijās.
Papildus tam, ka tas ietekmē enerģijas ražošanu, tas stimulē arī neirotransmiteru dopamīna, adrenalīna vai serotonīna sintēzi. Tam ir stimulējoša iedarbība stresa situācijās, nervozitāte un nogurums. Tas arī stiprina imūnsistēmu, aknu funkcijas, nervu sistēmu, kā arī darbojas kā antioksidants. Tas uzlabo smadzeņu funkcijas, veidojot neirotransmiteri. Uzlabojas atmiņa, koncentrēšanās un domāšanas prasmes. Pozitīva pieredze ir gūta arī ar Parkinsona slimību.
Pētījumi liecina, ka pēc NADH ievadīšanas uzlabojās simptomi. NAD deficīts mūsdienās ir reti sastopams, taču tas var rasties, ievērojot ārkārtīgi vienpusēju uzturu.Piemēram, līdz divdesmitā gadsimta sākumam parādījās noslēpumaina slimība, kas pazīstama kā pellagra, it īpaši Meksikā. Tā kā uzturs tika mainīts uz kukurūzu, lielai daļai Meksikas iedzīvotāju bija grūtības koncentrēties un gulēt, apetītes zudums, aizkaitināmība, ādas izmaiņas ar dermatītu, caureja, depresija un mutes un kuņģa-zarnu trakta gļotādas iekaisums. Iemesls bija kukurūzas piegāde visā valstī.
Gan niacīns, gan triptofāns kukurūzā atrodami tikai nelielā daudzumā. Tas izjauca NAD + veidošanos. Pēc cēloņa atklāšanas diēta atkal tika mainīta. Dažreiz B3 vitamīna pārdozēšana izraisa vazodilatējošu efektu, ko sauc arī par flush. Var rasties arī asinsspiediena pazemināšanās un reibonis. Šie simptomi ir NAD + palielinātas enerģijas ražošanas izpausme. Tomēr netika novērota toksiska iedarbība pat ļoti lielās devās.
